磷酸铵镁脱氮除磷技术及其应用研究

废水生物脱氮除磷机理与技术研究的进展　胡萍　（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心江苏苏州２１５１６３）　随着时代的进步经济的发展，城市发展也加快了步伐，城市　污水也成了目前城市发展需要解决的问题。大多数城市污水在处　理的时候往往会忽视对氮和磷成分的处理，随意的排放影响地表　水至的健康问题，导致水体的富营养化。针对解决这一问题的传　统生物除磷脱氮方法，在众多研究学者的不停探索下，也在不断　进步发展成为高效、低耗和工艺简单的脱氮除磷工艺。　１废水脱氮除磷　１．１生物脱氮　在传统的生物脱氮理论中普遍认为生物脱氮是在设置厌氧　区或是通过过程为背景的情况下，产生硝化和反硝化作用，实现　生物脱氮。随着现在社会的发展、科技的进步，发现了不同于传统　脱氮理论的现象，在硝化过程中异养菌也能参与其中，在厌氧反　应器之中的ＮＨ　一Ｎ也在不断减少，并且硝化反硝化可以在好氧　的条件下同时作用。站在微环境理论的角度分析，是由于微生物　体内的溶解氧梯度，也就是絮体表层有着较高浓度的溶解氧如：　硝化菌、好氧菌，在溶解氧受阻的过程中以及絮体外层微生物的　消耗过程中失去大部分溶解氧，逐渐形成对反硝化菌繁殖有利的　兼氧和厌氧环境。并且在曝气的过程中不断搅动控制微环境不断　发生变化，有利于硝化反硝化作用发生。站在生物学的角度看，微　生物学家发现了在完全厌氧的环境下，对于好氧反硝化菌和异养　硝化菌来说，也可以产生硝化作用。并且研究者表明，当亚硝化菌　产生作用的情况下，将ＮＯ：当做电子受体，可以把氨转化。这些以　生物学理论和微环境理论为基础铺垫得出的新研究成果，成为了　生物脱氮的新机理。　１．２生物除磷　生物除磷的技巧，主要是利用活性污泥法处理污泥，让聚磷　菌在厌氧的条件下释放部分磷，然后通过在有氧条件下提取，从　而达到除去富磷污泥的除磷效果。生物除磷的主要过程都是有统　称为聚磷菌的一类微生物完成，聚磷菌在厌氧环境中利用细胞中　的聚磷水解获取所需能量，同时通过如：挥发性脂肪酸（ＶＦＡ）等　等在污水中容易讲解的有机物，从而合成贮能物质聚１３羟基丁　酸（ＰＨＢ），ＰＨＢ在氧化细胞中储藏，并且发生反应产生能量和污　水中提取的磷酸盐合成高能物质ＡＴＰ，另一部分能量转化成聚　磷，在细胞中作为能量物质而贮存。经过专家研究发现，聚磷菌厌　氧释放磷是在废水生物除磷工艺中好氧吸收并除磷的前提，但是　水中有机物类型与ＮＯ　含量才是聚磷菌是否可以有效释放磷的　决定要素。近年来随着生物脱磷工艺方面展开的探讨，人们逐渐　发现了“兼性厌氧反硝化除磷细菌”，一种在缺氧的条件也能利用　ＮＯ　作为在电子受体氧气胞中贮存ＰＨＡ的细菌，是现除磷工艺发　展的新道路。　２生物脱氮除磷工艺研究　２．１厌氧一好氧活性污泥工艺（Ａ／Ｏ工艺）　目前脱氮工艺中采用较为普遍的就是活性污泥脱氮，Ａ／Ｏ工　艺与一般活性污泥法不同之处在于，不在曝气池前端部分的１／３　区域中充入氧气，让那部分的氨氮和ＤＯ都小于０．２ｍｇ／Ｌ，形成厌　氧释磷区域。同时将磷放入混合液之中，让活性污泥大量吸收混　合液中的磷，降低污水之中的含磷量，通过二次固液分离之后排　除其余含磷成分的污泥，从而完成除磷以及去除ＢＯＤ的任务。　Ａ／Ｏ整个工艺流程都比较简单并且需要空间设施较小，对于污泥　的膨胀也容易控制，但也有着脱氮效率不高，耐冲击的负荷能力　较弱的不足之处。　２．２生物膜脱氮工艺　目前生物膜脱氮还处于试验阶段，利用生物流化床、生物转　盘和生物滤池等等反应器，设计开发了三角生物滤池脱单系统、　浮动床生物脱氮系统和浸没式生物膜反应器脱氮系统。生物膜脱　氮工艺相比于传统脱氮工艺，有着产泥量小，稳定性强以及污泥　浓度高的特点，不足之处在于生物膜脱氮需要的能耗较大。处于　研究阶段的生物膜脱氮工艺仍旧面对许多问题，是否能应用在城　市的污水工程之中仍需要更加深入开发考察。　２．３生物除磷工艺　２０世纪６０年代科学家因为在生产过程中发现超量的吸磷现　象从而展开大量基础性实验研究和工程运行中的实践，从而发展　了污水生物除磷技术。目前在工程中被投入广泛运用的技术有：　Ａ／Ｏ工艺、ＳＢＲ工艺、Ａｚ／Ｏ工艺、氧化沟工艺、Ｐｈｏｓｔｒｉｐ工艺和改良　后的ＵＣＴ工艺。这些改良后的生物除磷工艺都具有两个相同的　特点：提供真正的厌氧环境给聚磷菌从而进行高效释磷；使聚磷　菌与其他微生物竞争的过程中具有有力的位置，达到有效除磷的　目的。不过目前发展生物除磷工艺，仍需要重视聚磷菌特性方面　和生物除磷机理方面的研究，实现高效低耗除磷。　３结语　针对生物脱氮除磷这一工艺我国开始于１９７０—１９８０年代，发　展起步较晚所以目前更应该结合我国的实际国情注重研究开发　高技术、高经济效益、低能耗的脱氮除磷工艺，解决关于水体富营　养化的问题。有利于保障水源不被污染，维护生态环境，保护人体　安全健康，推动经济健康可持续发展，促进我国发展和谐社会的　进步。　参考文献　［１】黄利彬，刘永亮，惠灵灵．分段进ＳＢＲ工艺脱氮除磷特性试　验研究ｆＪ１．山西建筑，２００７（２５）．　［２堠金良，康勇．城市污水生物脱氮除磷技术的研究进展［Ｊ］．化　工进展，２００７，ｆ０３）　《资源节约与环保》２０１５年

同济大学环境科学与工程学院

硕士学位论文

改良型A<'2>/O工艺应用与脱氮除磷效果研究

姓名：居凯艳

申请学位级别：硕士

专业：环境工程

指导教师：陈绍伟;戴罗平

20060301Ａｂｓｔｒａｃｔ

摘要

面对水资源的严重污染，世界各国都加强了水处理方面的投资力度。我国各级政府高度重视水污染问题，积极建设城市污水处理厂。城市污水经过传统二级处理

去除了绝大部分悬浮固体和有机物，但还残留了如氮、磷等微量的溶解性有害物质。

氮、磷是引起水体富营养化和环境污染的重要污染物质。其来源多，排放量大，除

生活污水和动物排泄物外，工业污水以及垃圾填埋渗漏水等都含有大量的氮磷。因此，研究污水脱氮除磷技术，保护水体不受富营养化的影响，已成为一个亟待解决

的问题。

进入２０世纪七、八十年代以来，随着研究工作的进行，对脱氮除磷的生物学原

理的认识不断深入，诞生了多种生物脱氮除磷工艺，推动了污水生物脱氮除磷技术

的发展，促进了污水生物处理技术的进步。其中比较新的热点工艺有：倒置Ａ２／ＯＩ艺、改良型Ａ２／ｏ工艺、ＣＡＳＴ工艺、ＭＳＢＲ工艺、ＵＮＩＴＡＮＫ工艺等。

常州市江边污水处理厂工程总服务面积约为５００ｋｍ２，现状服务人口约为１１０

万，处理总规模８０万ｍ３／ｄ，是常州市最大的污水处理厂，一期实施规模１０万ｍ３／ｄ。

一期污水处理工艺采用改良型Ａ２／ｏ工艺，污泥处理工艺采用浓缩脱水带式一体机，部分尾水经过净化处理后回用，其余由排江泵房提升喷排入长江，栅渣、泥渣等则

外运干化焚烧。具体工艺流程见图ｌ和图２。

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图１污水厂工艺流程图Ａｂｓｔｒａｃｔ

磷酸铵镁除磷脱氮技术

目前，生物脱氮除磷常采用A2O工艺，但其流程长且成本高，对进水氨氮浓度变化的适应性及抗负荷冲击的能力较差。本文介绍一种化学沉淀法，即MAP（Magnesium Ammonium Phosphate）脱氮除磷法。

1 MAP除磷脱氮的基本原理

向含NH4+和PO43-的废水中添加镁盐，发生的主要化学反应如下：

Mg2++HPO42-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+H+ （1）

Mg2++PO43-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓ （2）

Mg2++H2PO4-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+2H+（3）

再经重力沉淀或过滤，就得到MAP。其化学分子式是MgNH4PO4·6H2O，俗称鸟粪石；它的溶度积为2.5×10-13。因为它的养分比其它可溶肥的释放速率慢，可以作缓释肥（SRFs）；肥效利用率高，施肥次数少；同时不会出现化肥灼烧的情况。

2 MAP除磷脱氮的影响因素和沉淀物组成分析

2.1 Mg2+，NH4+，PO43-三者在反应过程中的比例

在处理氨氮废水方面，将H3PO4加入到含有MgO的固体粉末中制成一种乳状液，对2.47×10-3mol/L氨氮废水进行处理，得出H3PO4与MgO的物质的量之比大于1.5时，氨氮去除率最高（90％以上），当进水氨氮质量浓度为42mg/L，在最佳条件下，氨氮质量浓度可降到0.5mg/L以下[1]。赵庆良[2]等人对5618mg/L氨氮的垃圾渗滤液进行处理，按n(Mg2+):(NH4+):n（PO43-)=1:1:1投加氯化镁和磷酸氢二钠，废水中氨氮质量浓度降为172mg/L，过量投加10％的镁盐或磷酸盐，氨氮质量浓度可分别降为112mg/L和158mg/L，继续提高镁盐或磷酸盐的量，废水中剩余氨氮质量浓度处在100mg/L左右，很难进一步降低。笔者对某一合金厂的质量浓度为1600mg/L的氨氮废水进行处理，按最佳配比n(Mg2+):(NH4+):n（PO43-)=1.3:1:1，加入硫酸镁和磷酸氢二钠，氨氮质量浓度可降到60mg/L，对某炼油厂的氨氮含量高（1231mg/L）的废水用此方法处理，氨氮质量浓度可降到112mg/L。

低碳源污水的脱氮除磷技术研究进展

摘要：随着我国社会的不断发展，一些区域为了能够获得更高的经济效益，大力发展工厂。工厂在对污水的处理过程中没有按照相关部门的规定严格执行，将没有达标排放标准的污水直接排放，威胁着周边居民的生命安全。低碳源污水处理作为最为困难的内容。由于污水中有机物的含量下降，采用传统的生物处理法进行净水，很难起到良好的效果，导致污水处理后的水排放达不到相关部门的标准。为了能够在有机物不足的情况下让微生物能够进行正常的新陈代谢，降低水中氮、磷等元素的含量。本文对此展开深入的研究，采用高效、经济、环保的污水处理技术，推动我国污水排放事业的不断发展。

关键词：低碳源污水 污水处理 进水方式 生物处理

一、针对低碳源污水的相关处理技术

1.1将污水中的氮磷元素进行回收

随着我国社会的不断发展对于自然资源的消耗越来越大。因此节约、变废为宝等话题成为当今时代最大的亮点。污水与其他的饮用水最大的区别就是其中含有大量的有害元素与物质，而这些元素和物质在其他领域这可能会变成有利元素和物质。例如污水中含量最高的氮、磷等元素，如果将污水中的氮、磷进行回收，利用抽取厌氧池上层清液的工艺，提取样本溶液，并且采用结晶、化学沉淀、离子交换等技术提取出上清液中的氮、磷元素。将提取的氮、磷等元素制成农作物所需要的肥料。这样的话一方面能够起到处理污水的作用，另一方面能够为我国农业提供肥料，使我国社会的发展更加趋向生态化。

1.2向低碳源污水中加入补充碳源

在对低碳源污水进行处理的时候，采用生物法去除氮、磷等元素，污水中有机物的含量不能够达到微生物代谢的标准。因此很难起到良好的净水效果，需要向低碳源污水中添加适量的外来碳源。但是这种方法会额外增加大量的运营成本，虽然净水的效果显著提升，但是其经济性很难得到有效的保障，因此，工作人员在选取净水所用的碳源时应当尽可能选择效果高且价格低的碳源。综合污水处理产品市场调查研究，结果表明：目前采取的碳源主要为葡萄糖、乙酸、乙醇、甲醇等几种形式。其中甲醇具有一定的毒性，乙醇价格较高，葡萄糖单位性价比较高。因此一般的污水处理厂采取的是乙酸溶液，其通过微生物的降解产生二氧化碳等环保性物质。并不会对水体本身产生二次危害，且经济环保，因此得到了广泛的应用。